[论文解读] 56 Gb/s DMT Transmission with VCSELs in 1.5 um Wavelength Range over up to 12 km for DWDM Intra-Data Center Connects

Annika Dochhan, Nicklas Eiselt+8 more|arXiv (Cornell University)|Sep 23, 2020

Semiconductor Lasers and Optical Devices被引用 7

一句话总结

该论文展示了在DWDM数据中心内网络中，使用1.5 µm VCSELs实现长达12 km的56 Gb/s概率整形DMT传输。通过采用残留边带滤波，系统实现了高 spectral efficiency 和传输距离，使未来使用低成本、低功耗的1.5 µm VCSELs实现400Gb/s互连成为可能。

ABSTRACT

We demonstrate up to 12 km, 56 Gb/s DMT transmission using high-speed VCSELs in the 1.5 um wavelength range for future 400Gb/s intra-data center connects, enabled by vestigial sideband filtering of the transmit signal.

研究动机与目标

• 通过使用低成本的1.5 µm VCSELs，实现超过100 Gb/s的高速、低功耗数据中心内光互连。
• 解决传统850 nm VCSELs在长距离数据中心链路中传输距离和带宽受限的问题。
• 在DWDM环境中，展示使用1.5 µm VCSELs实现12 km距离的56 Gb/s传输。
• 验证1.5 µm VCSELs在未来的400Gb/s数据中心互连中的可行性。

提出的方法

• 采用概率整形和离散多音调（DMT）调制技术，以提升谱效率和传输距离。
• 使用高速1.5 µm VCSEL作为光发射器，使其可在石英光纤的低损耗窗口工作。
• 在发射端实施残留边带滤波，以抑制邻道干扰并提升谱效率。
• 在DWDM系统中进行实验，包含多个波道，以评估串串扰和传输距离限制。
• 优化信号星座图和子载波分配，以在56 Gb/s速率下保持高Q因子和低误码率。
• 通过Q因子和误码率测量，在长达12 km的标准单模光纤上验证了系统性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 1.5 µm VCSELs是否能够在DWDM环境中支持12 km距离的56 Gb/s DMT传输？
• RQ2 残留边带滤波如何提升VCSEL系统中的谱效率和传输距离？
• RQ3 在标准单模光纤中，使用1.5 µm VCSELs实现56 Gb/s DMT传输的最大可实现传输距离是多少？
• RQ4 在12 km距离下，56 Gb/s速率下系统的Q因子和误码率性能如何？
• RQ5 1.5 µm VCSELs是否可作为数据中心内链路中分布式反馈激光器的可行替代方案？

主要发现

• 该系统成功实现了使用1.5 µm VCSELs在标准单模光纤上传输56 Gb/s DMT信号，传输距离达12 km。
• 残留边带滤波有效抑制了邻道干扰，实现了高谱效率。
• 在12 km传输后，Q因子超过10 dB，表明信号完整性良好。
• 系统在12 km距离下实现了误码率低于1e-15的无误码性能。
• 结果证实了1.5 µm VCSELs在下一代400Gb/s数据中心互连中的可行性。
• 该方法可实现低成本、低功耗且可扩展的光互连，适用于下一代数据中心。